Cell子刊：韩敬东团队开发机器学习程序，在单细胞水平识别衰老细胞

yinfuhua

Cell子刊：韩敬东团队开发机器学习程序，在单细胞水平识别衰老细胞, r8 N& v2 N7 Y+ Y: u% c' l
来源：生物世界 2024-04-17 14:17* N0 X' P! L; f1 N
该研究开发了一种机器学习程序——SenCID（Senescent Cell Identification），它可以准确地识别bulk转录组和单细胞转录组数据中的衰老细胞。
' M$ e: e8 \# X: W北京大学韩敬东团队（陶宛玉为第一作者）在 Cell Metabolism 期刊发表了题为：Single-cell senescence identification reveals senescence heterogeneity, trajectory, and modulators 的研究论文。
# ?8 i9 ?1 y$ M, l0 V) \" [该研究开发了一种机器学习程序——SenCID（Senescent Cell Identification），可以准确地通过识别转录组数据识别衰老细胞，使针对衰老细胞的靶向干预成为可能。
0 M# z" d+ c, F# n* H * U  \& q+ p  C4 d8 Q
细胞衰老（Cellular senescence）是许多衰老相关病理的基础，但细胞衰老的异质性对研究和靶向衰老细胞提出了挑战。2 U8 l  s& i4 f. U# ]6 G5 p
为了更好地靶向衰老细胞，准确识别不同生物环境中的衰老细胞至关重要。但不幸的是，目前没有单一的衰老细胞标志物。SA-β-gal染色和细胞周期蛋白依赖激酶（CDK）抑制剂如p16和p21的表达是常用的衰老特征。虽然这些标志物在大多数生物环境中可以识别衰老细胞，但它们并不是普遍适用的，因为一些细胞类型在非衰老阶段也会表达这些标志物。此外，在检测这些标志物时，技术问题可能会带来结果的不一致性。
" Z1 I: H/ ]# C9 E( u: K! w3 G: Q在转录组水平上，使用带有衰老相关基因（SRG）注释的数据库来评估细胞衰老水平，通过计算这些基因的归一化值或排名，可以粗略评估衰老细胞与去分化增殖细胞的差异，并主要应用于肿瘤组织。然而，这些粗略的估计在正常衰老和组织退化中的应用仍然有限，因为在这些情况下，静止或分化细胞占主导地位，而不是增殖的癌细胞。! t) i- N6 S" e9 N% U
随着单细胞转录组测序技术的进步，识别和量化单细胞干性的计算工具对于描绘分化树、层次结构及其规则变得至关重要。同样，在单细胞水平上建立一个稳健的衰老识别和量化指标，克服高drop-out率和异质性，将有助于重建细胞衰老轨迹和调控层次，从而更深入地理解衰老。3 o& T$ L/ N3 j7 x
为了解决上述挑战，该研究开发了一种机器学习程序——SenCID（Senescent Cell Identification），它可以准确地识别bulk转录组和单细胞转录组数据中的衰老细胞。
1 t2 }% W, \$ R2 \3 F1 Z6 w- d! W在来自52个衰老转录组数据集的602个样本上进行训练，覆盖30种细胞类型，SenCID识别出6个主要的衰老ID（Senescent Identities，SID）。不同的SID表现出不同的衰老基线、干性、基因功能和对衰老细胞清除疗法（Senolytics）的响应。SenCID可以重建正常衰老、慢性疾病和COVID-19下的衰老轨迹。此外，当应用于单细胞Perturb-seq数据时，SenCID有助于揭示衰老调节因子的层次结构。0 v; {4 Y; X. X3 \
2 h7 E+ I& A! h0 F7 U, `
总的来说，SenCID是精确单细胞分析细胞衰老的重要工具，使针对衰老细胞的靶向干预成为可能。
: W) a$ C$ e, G
) k6 n2 b# ?# B! }